JP5201471B2 - 温水装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼ガスなどの加熱用媒体から熱回収を行なった際に発生するドレインを好適に処理することが可能な温水装置に関する。

温水装置の一例として、特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された温水装置は、燃焼器により発生された燃焼ガスから熱交換器を利用して顕熱および潜熱を回収し、湯水加熱を行なうように構成されている。燃焼ガスから潜熱回収を行なうと、酸性のドレインが発生するが、このドレインは、中和器を利用して中和されてからドレイン貯留部に貯留される。このドレイン貯留部には、ドレイン排出用のポンプが接続されており、ドレイン貯留部内のドレインが一定温度以下の低温となり、かつドレイン貯留部内のドレイン水位が一定レベルを超えると、前記ポンプが駆動を開始してドレイン排出経路のドレインが強制的に装置外部に排出されるように構成されている。また、前記文献には、そのようなドレインの強制的な排出を行なうことに代えて、ドレイン排出経路を加熱する手段も記載されている。

前記した構成によれば、冬季などにおいて、ドレイン排出経路内が凍結することを防止することができる。したがって、ドレイン排出経路の凍結に起因してドレインの排出が困難になることが防止される。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、前記従来技術においては、ドレイン貯留部に貯留されたドレインの排出手段として、ポンプを用いている。ところが、製造コストの低減化や、ポンプ運転音を無くすといった観点からすれば、ポンプを用いない仕様とすることも望まれる。
一方、ドレインを装置外部に排出した場合に、外気温が氷点下以下のような低温であると、装置外部に排出されたドレインがその排出箇所近辺において凍結する場合がある。より具体的には、マンションなどの集合住宅のパイプスペースに温水装置を設置した場合には、集合住宅の共用廊下にドレインを垂れ流したり、あるいは偏平状の排水用シート（たとえば、特許文献２，３を参照）を共用廊下に敷設して、この排水用シート内にドレインを流入させるといったことがよく行なわれる。このような状況下においては、共用廊下に垂れ流されたドレインが凍結したり、あるいは排水用シート内においてドレイン凍結を生じて詰まりを生じる虞がある。したがって、このような不具合が好適に防止されることも望まれる。

前記従来技術のうち、ドレイン温度が低温になった際にポンプを駆動させ、ドレイン排出経路のドレインを強制的に装置外部に排出させる手段では、低温のドレインが装置外部に単に排出されるだけであるため、装置外部においてドレインが凍結することを適切に防止することは困難である。一方、前記従来技術のうち、ドレイン排出経路を加熱してからドレインを排出させる手段を採用すれば、比較的暖かいドレインが装置外部に排出されることとなり、ドレインの凍結は抑制される。ただし、前記従来技術においては、既述したように、ドレインの排出手段としてポンプを採用しているために、このポンプのコストが高いばかりか、温水装置の運転時には、貯留部にドレインが一定量貯留される都度運転を開始する動作が常に繰り返されることとなり、このようなことを解消すべきとの要望に的確に応えることができない。

特開２００６−１１２７６３号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、ポンプを用いることなく、ドレインの排水を合理的に行なうことができ、冬季などにおいて装置外部に排出されたドレインがその排出箇所周辺において早期に凍結する虞も適切に防止または抑制し得る温水装置を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される温水装置は、加熱用媒体から熱回収を行なって湯水加熱を行なうための熱交換器と、前記熱回収に伴って発生するドレインが内部に流入するドレイン貯留部と、このドレイン貯留部内のドレインを加熱可能な加熱手段と、前記ドレイン貯留部内のドレインを装置外部に排出するためのドレイン排出経路と、前記ドレインの凍結有無の判断に利用可能な温度検出手段と、を備えている、温水装置であって、前記ドレイン貯留部から装置外部へのドレイン排出のオン・オフを切り換え可能な開閉弁と、この開閉弁および前記加熱手段を制御する制御手段と、をさらに備えており、前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が、所定の第１の温度以上であるときには、前記開閉弁を開状態に維持し、前記ドレイン貯留部に流入するドレインを前記ドレイン貯留部に貯留させることなく装置外部に排出させる第１のドレイン排出モードを実行させる一方、前記検出温度が、前記第１の温度未満であるときには、前記開閉弁を閉状態として前記ドレイン貯留部にドレインを貯留させるとともに、このドレインを前記加熱手段により加熱した後に前記開閉弁を開状態として、加熱されたドレインを装置外部に排出させる第２のドレイン排出モードを実行させる制御を行なうように構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、ドレイン排出用のポンプを用いることなく、それよりも廉価な開閉弁を利用して、ドレインが凍結する虞がある場合とそうでない場合とのいずれにおいても、ドレインの排出を適切かつ合理的に行なうことができる。より具体的には、冬季などにおいて装置外部に排出されたドレインが凍結する可能性がある場合には、ドレイン貯留部に貯留されて加熱手段によって加熱された比較的多量のドレインを装置外部に迅速に排出することができるために、このドレインが装置外部の排出箇所近辺において早期に凍結することが好適に防止される。冬季において、ドレインが自然落下で少量ずつ、ちょろちょろと排出されたのでは、このドレインが装置外部において凍結し易くなるが、本発明ではそのようなことが好適に回避される。一方、ドレインが凍結する虞のないときには、開閉弁が開状態のままとされるために、ドレインが自然流下で少量ずつ、ちょろちょろと排出されることとなる。このようなドレインの少量ずつの排出は、ポンプを用いることなく、開閉弁を利用したことにより、好適に実現される。このようなドレイン排出の仕方が行なわれれば、ドレイン貯留部のドレインが一定量に達する都度ドレインを装置外部に排出させる動作を常に繰り返していた従来技術と比較すると、開閉弁の動作制御はきわめて単純化され、ランニングコストを廉価にする効果も得られる。さらに、装置外部のドレインが排出される箇所の条件如何では、夏季などにおいて、ドレインを長時間のスパンで間欠的に排出するよりも、ドレインを垂れ流し状態にする方が、ドレイン排出領域における雑菌などの繁殖を防止するのに好ましい場合があり、このような条件下で使用する場合にはより適したものとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２のドレイン排出モードにおいて、前記開閉弁の開動作は、前記ドレインが所定の第２の温度以上に加熱されていることを条件として実行されるように構成されている。

このような構成によれば、ドレインが装置外部に排出された後に、その排出箇所近辺で凍結することを、より確実に防止することが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１および第２のドレイン排出モードのいずれかを選択し、かつこの選択されたモードでのドレイン排出動作を、前記検出温度には関係無く実行させることが可能とされている。

このような構成によれば、装置外部へのドレイン排出モードを、たとえばユーザが適宜に選択できる融通性が得られる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明が適用された温水装置の一例を示している。同図に示すように、本実施形態の温水装置ＷＨは、温水装置本体部１、中和器２、ドレイン貯留部３、開閉弁Ｖ１、ヒータＨ、制御部４、および外装ケース５を備えている。外装ケース５は、温水装置本体部１やその他の前記した構成要素を囲み込んで保護している。制御部４は、本発明でいう制御手段の一例に相当する。

温水装置本体部１は、ファン１０によって燃焼用空気が送り込まれるケーシング１１内に配置された燃焼器１２と、この燃焼器１２によって発生された燃焼ガスから顕熱および潜熱を回収可能な１次および２次の熱交換器１３ａ，１３ｂとを具備している。外部から入水口８０ａに供給された水は、配管部８０を介して熱交換器１３ｂ，１３ａに導かれて加熱され、かつこの加熱により生成された湯水が配管部８１を介して出湯口８１ａに導かれて、この出湯口８１ａから台所などの所望位置に供給される。

中和器２は、熱交換器１３ｂによって燃焼ガスから潜熱回収を行なった際に発生する酸性のドレインを中和するためのものであり、合成樹脂製の容器２０内に粒状の炭酸カルシウムなどの中和剤２１が収容された構成である。熱交換器１３ｂの表面に発生したドレインは、その下方に設けられたドレイン受け部１５によって受けられてから、配管部８８を介して中和器２内に導入され、中和剤２１との接触により中和された後に排出口２２から排出される。

ドレイン貯留部３は、中和器２の排出口２２から排出されるドレインを一時的に貯留させるための部分である。本実施形態においては、ドレイン貯留部３と中和器２とが別体に構成されているが、これに限定されない。たとえば、中和器２を構成する容器２０の一部を中和剤２１が充填されていないドレイン貯留部として形成し、ドレイン貯留部と中和器とが一体化された構成とすることもできる。また、中和器２には、ある程度のドレインを貯留させることが可能であるため、この中和器２自体を本発明でいうドレイン貯留部として機能させた構成とすることもできる。ドレイン貯留部３には、ドレイン用の流入口３０および流出口３２に加え、水位検出器３３が設けられている。この水位検出器３３は、貯留されたドレインが所定の低水位ＬＬや中間水位ＭＬになったときに、その旨を検出するための複数の電極を備えている。ヒータＨは、ドレイン貯留部３に貯留されたドレインを加熱するためのものであり、たとえば電熱式の面状ヒータであって、ドレイン貯留部３の周囲を覆うように設けられている。

ドレイン用の流出口３２には、ドレイン貯留部３内のドレインを外装ケース５の外部の所定箇所に導いて排出するためのドレイン排出経路６が一連に設けられている。本実施形態においては、ドレイン排出経路６は、外装ケース５の内部および外部にそれぞれ位置するインナ配管６０およびアウタ配管６１により構成されている。このアウタ配管６１の終端６１ａは、たとえば偏平状の排水用シート９の一端に連結されている。この排水用シート９は、たとえばマンションなどの集合住宅の共用廊下に敷設されて、この排水用シート９内の一端に流入したドレインを共用廊下の側部に設けられた排水溝に導く役割を果たす。

開閉弁Ｖ１は、ドレイン貯留部３内から装置外部（外装ケース５の外部）へのドレイン排出のオン・オフを切り換えるためのものであり、遠隔操作可能なたとえば電磁方式であって、ドレイン排出経路６のインナ配管６０に取り付けられている。この開閉弁Ｖ１の開閉動作制御の詳細については、後述する。

制御部４は、マイクロコンピュータを利用して構成されており、温水装置ＷＨの各部の動作制御を実行する。加えて、この制御部４は、次に述べるように、ドレインの凍結防止制御なども実行する。なお、この温水装置ＷＨには、外気温を検出するための外気温センサＳａ、配管部８０への入水温度を検出するための水温センサＳｂ、およびドレイン貯留部３内のドレインの温度を検出するためのドレイン温度センサＳｃも設けられている。

次に、温水装置ＷＨの作用について説明する。併せて、制御部４がドレイン排出処理を実行する場合についての動作処理手順の一例を、図２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、制御部４は、外装ケース５の外部に排出されるドレインが凍結し易い状況であるか否かを判断する。具体的には、外気温センサＳａで検出される外気温Ｔａが、予め設定された第１の温度Ｔ１（たとえば、１０℃）以上であるか否か、および水温センサＳｂで検出される入水温度Ｔｂが、予め設定された第１の温度Ｔ１’（たとえば、５℃）以上であるか否かを判断する（Ｓ１，Ｓ２）。その結果、そのような条件が満たされている場合には、制御部４は、第１のドレイン排出モードを設定する（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２：ＹＥＳ，Ｓ３）。この第１のドレイン排出モードにおいては、開閉弁Ｖ１が開状態のまま維持される（Ｓ４）。

前記したような動作制御によれば、ドレインが凍結する可能性が小さい場合には、中和器２からドレイン貯留部３に流入したドレインは、このドレイン貯留部３に貯留されることなく、ドレイン排出経路６を直ちに通過して排水用シート９内に流入する。したがって、燃焼器１２を駆動させてドレインが発生する都度、このドレインは排水用シート９内に逐次流入し、廃棄されることとなる。排水用シート９のドレイン排水路が略密閉状の場合には、夏季などにおいてその内部に雑菌類が繁殖し易くなるが、この部分にドレインが逐次流れるようにすれば、そのような雑菌類の繁殖を抑制するのに好ましいものとなる。また、ドレインが凍結する可能性が小さい期間中は、開閉弁Ｖ１は開状態のまま維持されることとなるために、開閉弁Ｖ１を動作させるための消費電力が不要となり、ランニングコストを抑制するのに好ましいものとなる。

前記とは異なり、外気温Ｔａが設定温度Ｔ１未満の場合、または入水温度Ｔｂが設定温度Ｔ２未満の場合には、制御部４は、第２のドレイン排出モードを設定する（Ｓ１：ＮＯ，Ｓ２：ＮＯ，Ｓ５）。この第２のドレイン排出モードにおいては、まず開閉弁Ｖ１が閉じられる（Ｓ６）。また、ヒータＨがオンとされるが（Ｓ７）、このヒータＨをオンとするタイミングは、たとえばドレイン貯留部３内におけるドレイン温度が、後述する第２の温度Ｔ２よりも低温の所定の温度（たとえば、２℃）以下になった時点とすることができる。制御部４は、その後に水位検出器３３およびドレイン温度センサＳｃからの信号に基づき、ドレイン貯留部３内のドレイン水位が所定の中間水位ＬＭ以上となり、かつドレイン温度Ｔｃが予め設定された第２の温度Ｔ２（たとえば、２０℃）以上になったものと判断すると、その時点で開閉弁Ｖ１を開き、またヒータＨをオフにする（Ｓ８：ＹＥＳ，Ｓ９：ＹＥＳ，Ｓ１０）。このことにより、ドレイン貯留部３内において第２の温度Ｔ２まで加熱されたドレインが、比較的大きな流量でドレイン排出経路６を一気に通過して排水用シート９内に流入することとなる。その結果、ドレイン排出経路６や排水用シート９内が低温の雰囲気であっても、これらの部分においてドレインは凍結し難くなり、凍結に起因する詰まりが生じないようにすることができる。すなわち、冬季の低温雰囲気下では、ドレインを少量ずつ、ちょろちょろと装置外部に排出した場合に、このドレインはとくに凍結し易くなる。これに対し、本実施形態では、冬季にそのような少量ずつのドレイン排出がなされることを適切に回避し、凍結を生じ難くすることができるのである。ドレインの排出時には、たとえば温水装置ＷＨのリモコンなどに設けられているランプを点灯させて、ドレインの排出がなされている旨をユーザに察知させるように構成することもできる。

ドレイン貯留部３内のドレインが装置外部に排出されることにより、その水位が所定の低水位ＬＬになると、制御部４は、その時点で開閉弁Ｖ１を再度閉状態とする（Ｓ１１：ＹＥＳ，Ｓ１２）。そして、その後に動作制御が強制終了されるようなことなく、外気温Ｔａおよび水温Ｔｂが第１の温度Ｔ１，Ｔ１’以上でない限りは、前記した第２のドレイン排出モードの動作制御が繰り返される（Ｓ１３：ＮＯ，Ｓ１：ＮＯ，Ｓ２：ＮＯ，Ｓ５）。したがって、排水用シート９内においてドレインが凍結しない状態を好適に維持することが可能となる。なお、ドレインが凍結する可能性があるか否かを、外気温Ｔａと水温Ｔｂとの双方に基づいて判断すれば、この判断をより正確なものとすることが可能である。

好ましくは、本実施形態の温水装置ＷＨは、前記した一連の動作制御のように、第１および第２のドレイン排出モードのいずれに設定されるかが、制御部４の制御によって決定される自動制御モードとは別に、ユーザがスイッチ操作などをすることにより、外気温Ｔａや水温Ｔｂには関係なく、第１および第２のドレイン排出モードのいずれかを任意に選択できるように構成されている。図３のフローチャートのステップＳ２０〜Ｓ２４は、そのような内容を示している。このような構成によれば、ドレイン排出処理の仕方に、融通性をもたせることができ、たとえばドレインの凍結の虞がない夏季において、ドレイン貯留部３内にドレインを一定量貯留させてからこれを一気に排出させたいといったユーザの要望にも的確に応えることが可能となる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

ドレインの凍結の有無の判断は、必ずしも外気温や熱交換器への入水温度の双方に基づいて判断しなくてもよく、それらのうちの一方、あるいはこれ以外の温度（たとえば、ヒータから比較的離れた部分におけるドレインの温度など）に基づいて判断してもよい。

ドレイン貯留部は、中和器と一体または別体のいずれであってもよいことは既に述べたとおりであるが、本発明においては、中和器は必須ではない。なお、中和器を具備させる場合、この中和器としては、前記した中和器２のように粒状の中和剤を用いるタイプと、そのような中和剤を用いないタイプとがあり、いずれをも適用することができる。また、ドレインを装置外部に排出させる前段階において、このドレインの殺菌処理や、ドレインに含まれているホルムアルデヒドの除去処理を行なわせるようにすることもできる。

第２のドレイン排出モードにおいて、加熱されたドレインをドレイン貯留部から排出させる時期は、ドレインが所定水位に達した時期とは異なる時期とすることもできる。たとえば、外気温などが上昇し、ドレインを排出しても凍結する虞が少ない時刻（昼間）が予定されている場合には、そのような時刻を待ってドレインを排出させるように構成することもできる。ドレインは、前記実施形態に記載されたような偏平状の排水用シートを用いて排水処理されなくてもよいことは勿論であり、たとえば塩化ビニールパイプなどを利用して適当な箇所にドレインを導いて排水処理することもできる。

本発明で用いられる開閉弁の具体的な駆動方式なども問わず、その取り付け箇所は、外装ケース５内に限らず、外装ケース５の外部に取り付けた構成とすることもできる。本発明でいう加熱用媒体としては、燃焼ガス以外のたとえば高温の排ガスなどを用いることも可能である。本発明に係る温水装置は、上述した実施形態とは異なり、たとえば給湯用と暖房用の２つの温水装置が組み合わされたような構成とすることも可能である。

本発明に係る温水装置の一例を示す概略説明図である。 図１に示す温水装置の制御部の動作処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１に示す温水装置の制御部の動作処理手順の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

ＷＨ 温水装置
Ｖ１ 開閉弁
Ｓａ 外気温センサ（温度検出手段）
Ｓｂ 水温センサ（温度検出手段）
３ ドレイン貯留部
４ 制御部（制御手段）
６ ドレイン排出経路
１３ａ，１３ｂ 熱交換器
３３ 水位検出器

Claims (3)

1. 加熱用媒体から熱回収を行なって湯水加熱を行なうための熱交換器と、
   前記熱回収に伴って発生するドレインが内部に流入するドレイン貯留部と、
   このドレイン貯留部内のドレインを加熱可能な加熱手段と、
   前記ドレイン貯留部内のドレインを装置外部に排出するためのドレイン排出経路と、
   前記ドレインの凍結有無の判断に利用可能な温度検出手段と、
   を備えている、温水装置であって、
   前記ドレイン貯留部から装置外部へのドレイン排出のオン・オフを切り換え可能な開閉弁と、
   この開閉弁および前記加熱手段を制御する制御手段と、をさらに備えており、
   前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が、所定の第１の温度以上であるときには、前記開閉弁を開状態に維持し、前記ドレイン貯留部に流入するドレインを前記ドレイン貯留部に貯留させることなく装置外部に排出させる第１のドレイン排出モードを実行させる一方、
   前記検出温度が、前記第１の温度未満であるときには、前記開閉弁を閉状態として前記ドレイン貯留部にドレインを貯留させるとともに、このドレインを前記加熱手段により加熱した後に前記開閉弁を開状態として、加熱されたドレインを装置外部に排出させる第２のドレイン排出モードを実行させる制御を行なうように構成されていることを特徴とする、温水装置。
2. 請求項１に記載の温水装置であって、
   前記第２のドレイン排出モードにおいて、前記開閉弁の開動作は、前記ドレインが所定の第２の温度以上に加熱されていることを条件として実行されるように構成されている、温水装置。
3. 請求項１または２に記載の温水装置であって、
   前記第１および第２のドレイン排出モードのいずれかを選択し、かつこの選択されたモードでのドレイン排出動作を、前記検出温度には関係無く実行させることが可能とされている、温水装置。

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